中文點陣液晶顯示驅動器RA8816及其應用

0 引言
液晶顯示器由于它具有功耗低、體積小、重量輕、顯示的信息量大，能顯示各種類型的信息，如字符、圖形(包括漢字、曲線、表格等)，正越來越廣泛地應用于各個領域，尤其是在便攜設備中，更是占據著絕對主流的地位。
對于簡單的信息顯示，通常用段碼式LCD驅動器，如盛群的HT1621等。而對于復雜的信息顯示，則必須由點陣式LCD驅動器來驅動，最常見的點陣式LCD驅動器中，有不帶中文字庫的東芝LCD驅動器T6963[1-4]，也有帶中文字庫的矽創(chuàng)LCD驅動器ST7920[5-7]。對于較大的應用系統，由于系統通常有足夠大的存儲空間，可以將中文字庫放在系統的存儲空間中，因此常選用不帶中文字庫的LCD模塊；對于較小的應用系統，系統控制器本身的存儲空間有限，且運行速度較低，因此通常選用帶中文字庫的LCD模塊。
在一般應用中，人機交互是通過顯示屏和鍵盤來完成的。但在小型便攜式應用中，不僅系統控制器的存儲空間較小，無法將中文字庫放在其存儲空間內，而且控制器的IO口數量也非常有限，不能滿足實際應用對按鍵及IO口數量的要求。瑞佑科技最新推出的RA8816，不僅內置了中文字庫，而且還提供了4×5的鍵盤掃描接口及多種控制器接口，特別適用于各種小型屏幕應用產品，如收銀機、公用及家用電話、傳真機、手持式電子裝置及各式測量設備等。

1 RA8816介紹
RA8816是一個點陣LCD驅動控制器，能夠支持中英文及圖形顯示模式，其內部結構框圖如圖1所示。RA8816內部主要是由顯示內存、256K字節(jié)的字模ROM、命令寄存器、LCD控制器、LCD驅動器、升壓電路、分壓電路、微控制器接口及鍵盤掃描電路等組成。其中內置256K字節(jié)的ROM字庫，包含中文字庫、數字和英日歐文等字母字庫。1170字節(jié)的顯示內存，最大可支持144×65的LCD面板。此外，RA8816還提供450字節(jié)的屏幕滾動緩存，使其具有滾動屏幕時顯示內容不斷更新的效果。在文字模式中，RA8816可接收標準中文編碼(GB碼或BIG5)，直接顯示中文，而不需要進入圖形模式以繪圖的方式顯示中文，提高了液晶顯示效率。與ST7920不同的是，RA8816可以任意指定中文字符的顯示位置，并且無須偶地址對齊。RA8816還提供了256字節(jié)的CGRAM用于自行造字，以便在文字模式下顯示字庫中沒有的文字符號。
在控制器接口方面，RA8816提供了多種接口方式，可直接支持8080／6800系列控制器的并行數據總線接口，并提供4位或8位的數據位寬。此外RA8816還支持串行總線控制接口，包括3線、4線(A—Type和B—Type兩種)及I2C共四種的串行接口。
RA8816整合了多項的實用接口，包含內置DC／DC升壓電路及液晶亮度調整電路，4 x 5的鍵盤掃描接口并支持長按及短按時間判斷，8個通用IO口可直接驅動LED，這些接口極大地簡化了外圍電路設計。因此在系統開發(fā)時，可選用成本較低的微控制器與RA8816搭配，不僅使系統設計快捷、方便，而且能夠降低開發(fā)成本。

RA8816的主要特性有：
1．支持1／65占空比，1／9～1／5偏壓的LCD面板；
2.內置2～4倍升壓電路、電壓調整電路及電壓跟隨電路；
3．內置RC振蕩器；
4．支持文字與圖形兩種混和顯示模式；
5．支持BIG5或GBO碼
6．支持ASCII 8×8英文字型，8×16半角和16×16全角簡體中文或繁體中文；
7．支持粗體、反白、滾動等多種顯示效果。

2 RA8816硬件配置
RA8816可工作在并行模式或串行模式，工作模式的選擇由P/S引腳狀態(tài)來決定，P/S為高電平時，選擇并行模式，否則為串行模式。引腳C86用來選擇并行接口的類型，當C86為高電平時選擇6800系列控制器接口，為低電平時選擇8080系列控制器接口。引腳BIT4用來確定并行模式中數據總線的寬度，BIT4為高電平時總線寬度為4位，否則總線寬度為8位。當工作在串行控制模式時，其串行接口方式由表1確定。

LCD驅動方式及面板材質的不同，所需要的驅動電壓是不同的；在實際應用系統中，系統能提供的電壓也是有差異的。這要求LCD驅動芯片有較寬的電壓工作范圍，RA8816內置有步進升壓電路，可以產生4倍、3倍或2倍于(VDD—VSS)電壓的LCD驅動電壓-VLCD，該電壓供給電壓調整器及內部LCD驅動電路使用。若在C1P與C1M跨接一個1μF左右的電容則能產生2倍于(VDD—Vss)電壓；若C2P與C2M也跨接一個l μF左右的電容則產生3倍于(VDD—Vss)電壓；若要產生4倍于(VDD—Vss)電壓，則還要在C3P與C1M間跨接一個l μF左右的電容，如圖2所示。RA8816靈活的VLCD產生方式，使得其能夠驅動不同材質的LCD面板。

RA8816的系統時鐘由引腳CLK_SEL的狀態(tài)來確定，CLK SEL為高電平時，系統時鐘由內部RC振蕩電路產生；CLK SEL為低電平時，系統時鐘需外電路提供并從EXT CLK引腳輸入。RA8816的矩陣鍵盤掃描接口應用起來非常方便，只要將KsT[3．．0]行掃描輸出和KIN[4．．0]列輸入信號接上相應的按鍵，如圖3所示，并通過相應命令寄存器的設置就能正常工作。當有按鍵按下時，引腳會產生中斷信號，系統控制器就可以通過控制總線接口讀入相應的鍵碼。

3 RA881 6軟件編程
系統控制器對RA8816有兩種控制時序，一種是對命令寄存器的讀寫(Rs=0)，另一種是對數據寄存器的讀寫(RS=1)。RA8816的命令寄存器共有25個，在對命令寄存器讀寫時，控制器必須先告訴RA8816要對哪一個命令寄存器進行讀或寫，因此控制器傳遞給RA8816的第一個數據是RA8816命令寄存器的索引號，第二個數據才是真正寫入(或讀出)該命令寄存器的有效數據。命令寄存器控制著RA8816的顯示屬性，數據寄存器反映RA8816的顯示內容。RA8816的控制接口有多種形式，下面以I2C接口為例，說明如何對RA8816命令寄存器進行讀寫，其他接口的讀寫過程與此相似。RA8816命令寄存器的寫時序如圖4所示。